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Bobina de Tesla4 mayo, 2010 in Uncategorized IntroduccinLa Bobina de Tesla es un generador electromagntico que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con efectos observables como sorprendentes efluvios, coronas y arcos elctricos. Su nombre se lo debe a Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivi en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de ste y que en 1891, desarroll un equipo generador de alta frecuencia y alta tensin con el cual pensaba transmitir la energa elctrica sin necesidad de conductores. Aunque esta idea no prosper debido a que Guglielmo Macorni logr transmitir ondas de radio exitosamente aunque ciertamente uso 17 de las patentes de Tesla. En la dcada de los cuarenta el Tribunal Supremo de los Estados Unidos determino que la patente de la radio era propiedad legtima de Tesla, no obstante, no todos lo aceptaron y se sigue reconociendo a Macorni como inventor de la radio. Aun as, Tesla es el inventor de la corriente trifsica y alterna y de los motores de induccin, que mueven en el presente todas nuestras industrias y adems visualiz parte de lo que ahora es el mundo como el envio de ondas de radio al universo y la trasmisin de datos de manera inalmbrica. El mundo no estaba Preparado para ello. Estaba demasiado adelantado a su poca.Sin embargo prevalecer en el tiempo y al final le harn alcanzar el xito. Sin embargo prevalecer en el tiempo y al final le harn alcanzar el xito. (Nikola Tesla) Nikola Tesla (1856 1943)

La Bobina de Tesla causa gran impresin por su espectacularidad y provoca inters por conocer su funcionamiento. Conceptos:FusiblesEn electricidad, se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o lmina de un metal o aleacin de bajo punto de fusin que se intercala en un punto determinado de una instalacin elctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalacin con el consiguiente riesgo de incendio o destruccin de otros elementos.Transformador Se denomina transformador a una mquina elctrica que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo, tamao, etc.Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.Transformador con ncleo de hierroUn transformador elevador es el que tiene un mayor nmero de vueltas en la bobina secundaria. En diagrama simblico el transformador se dibuja como en el esquema de arriba, siempre y cuando su ncleo sea de hierro, si es de aire no se coloca nada ms que las bobinas correspondientes.Capacitor o condensadorUn capacitor est compuesto de dos placas metlicas separadas por un dielctrico. Su funcin es almacenar cargas elctricas. El material aislante que separa las placas se llama dielctrico y generalmente se usa aire, vidrio, mica, acetato, etc. Si dos placas cargadas elctricamente estn separadas por un material dielctrico, lo nico que va a existir entre dichas placas es la influencia de atraccin a travs de dicho dielctrico. Hoy en da la industria electrnica emplea el uso de condensadores de tipo electroltico, cermica, polister, variable, etc.Capacidad elctricaSe define como la propiedad que tienen los capacitores de almacenar cargas elctricas. La unidad fundamental de la capacidad es el farad o faradio (F); los submltiplos de esta unidad son los microfaradios (millonsimos de farad en mF), picofaradios (pf), nanofaradios (nF), etc. Ley de FaradayEstablece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magntico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. Que nos indica que cuando la frecuencia de la corriente de una bobina es muy alta varia el campo magntico y este campo magntico variable induce una corriente elctrica en otra bobina prxima a ella.Inductor o bobina Si tomamos un conductor, por ejemplo un alambre y lo enrollamos, formamos una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecer un poderoso campo magntico equivalente al que tiene una barra de acero imantada, con sus polos norte y sur. Es posible demostrar que el flujo de corriente que pasa por un conductor est acompaado por efectos magnticos: la aguja de una brjula, por ejemplo, se desva de su posicin normal, norte-sur, en presencia de un conductor por el cual fluye una corriente. La corriente, en otras palabras, establece un campo magntico. Si ahora hacemos que por dicha bobina circule una corriente alterna (en la que los electrones cambian de direccin) de alta frecuencia (radiofrecuencia), se establecer un campo magntico variable. Si en presencia de dicho campo magntico variable colocamos otra bobina (bobina secundaria), en esta se "inducir" una corriente elctrica similar a la de la bobina primaria. Inductancia elctrica Se define como la propiedad de una bobina que consiste en la formacin de un campo magntico y en el almacenamiento de energa electromagntica cuando circula por ella una corriente elctrica. La unidad fundamental de la inductancia es el Henry (H); los submltiplos de esta unidad son los milihenry, microhenry, etc.FrecuenciaEs el nmero de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo. La unidad fundamental de la frecuencia es el Hertz (Hz) y corresponde a un ciclo por segundo. RadiofrecuenciaSe le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz, determinada con sus mltiplos KHz. OsciladorEs un circuito electrnico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia. En electrnica un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que vara de forma peridica en el tiempo (corriente peridica).Frecuencia natural y Resonancia Todos los objetos elsticos oscilan cuando son excitados por una fuerza externa (una barra metlica al ser golpeada oscila, emitiendo un sonido caracterstico). La frecuencia a la que un objeto elstico oscila libremente es llamada su frecuencia natural de oscilacin. Si a dicha barra oscilante acercamos otra barra idntica, la segunda barra comenzar a oscilar a la misma frecuencia, excitada por la primera; esto es que la segunda barra habr resonado con la primera. Aplicacin de la resonancia a las oscilaciones electromagnticas En el caso de las oscilaciones electromagnticas, se presenta el mismo fenmeno que es justamente el hallazgo realizado por Tesla y aplicado a su bobina. Tesla construy un circuito oscilador (un capacitor conectado en paralelo con una bobina) que llam primario y a l acerco una bobina secundaria cuya frecuencia natural de oscilacin fuese la misma que la del circuito primario; de la relacin de vueltas entre el primario y el secundario depende el voltaje obtenido. ObjetivoComprender los conceptos de induccin electromagntica y resonancia mediante el dispositivo creado por Tesla (Bobina de Tesla). A s mismo, conocer el funcionamiento de un circuito oscilador y cul es su funcionamiento en un circuito elctrico.MaterialCantidadArtculo

1Botella de plstico, de alcohol o de agua destilada de un litro (8 cm de dimetro x 20 cm de alto)

100 mAlambre magneto calibre 22

2 mAlambre de cobre forrado de plstico calibre 10

3 mCable dplex calibre 16

1Transformador primario 125V, secundario 1500 Volts, 50 Volts-Ampere (VA) 30mA (tipo Tesla)

1Clavija

1Foco de 100w a 125 volts

1Receptculo para el foco

1Interruptor de un polo, un tiro para 125 volts

6Hojas de acetato para copias tamao carta

2Vidrios de 10x10cm y 3mm de espesor

1 mPapel aluminio para repujado

2Disipadores grandes de 33.5x6cm con 4 pijas

2Fusibles de vidrio de 2 Amperes

2Porta-fusibles de base

1Tapa de un frasco de 13 cm de dimetro x 1.5 de altura

4Tiras de madera de 30.515 cm

1Angulo de metal de 2.52.513.5 calibre 22

1Cuadrado de acrlico de 30 cm de lado x 3mm de espesor

4Gomas de plstico

1Laca transparente en aerosol

2Lminas de aluminio de 147 cm calibre 26

1Rectngulo de triplay de 3340 cm de 4cm de grosor

2Tornillos de cabeza de coche de in de dimetro por 2 in de largo

4Tuercas para tornillos de 1/4"

2Rondanas para tornillos de 1/4 in

1Pija fijadora de 3/16 x 2 in

4Tornillos de 3/16 x 1 in

4Tuercas de 3/16 in

2Tornillos con tuercas para los portafusibles

2Pijas para el receptculo

4Pijas para el transformador

4Pijas fijadoras de 1/8 x 1in

2Tornillo de 10/32 x in

2Tuercas de 10/32

1 mSoldadura de estao y plomo 60/40

1Cinta de aislar

Herramienta necesaria1. Desarmador plano y de cruz 2. Pinza de corte y pinza de punta 3. Tijeras 4. Regla graduada 5. Taladro 6. Cter7. CautnDesarrolloConstruccin de las bobinasA 0.5 cm de la parte superior de la botella de plstico, se hacen 3 orificios pequeos separados 1 cm; en el otro extremo se hacen solamente 2 orificios. En un orificio del extremo inferior se mete el alambre de cobre calibre 22 y se saca por el otro orificio, se hace un pequeo amarre dejando 30 cm para conectar en la parte inferior (quitarle el esmalte a 2cm con un cter) y con la otra parte de amarre se comienza a enrollar de forma continua y uniforme hasta llegar al otro extremo (se sugiere poner cinta de aislar para evitar que se deshaga). Al llegar a otro extremo, meter la punta del alambre por el primer orificio, sacarlo por el segundo y finalmente meterlo por el tercero y sacar la punta por la boca de la botella. Hacerle una pequea perforacin a la tapa. Introducir el alambre por la tapa y cerrar la botella. Realizar un bobina de 10 vueltas con ayuda de un lpiz, dejar un pedazo despus de la bobina de 3 cm. Quitarle 2 cm de esmalte al alambre. Quitar los pedazos de cinta de aislar y cubrir las puntas ya sin esmalte y aplicar una capa de laca. Dejar secar y quitar la cinta aislante que cubre las puntas. Con el alambre de cobre calibre 10, se hace una bobina (L1) de 12 cm de dimetro con tantas espiras como alcance el alambre.Se fija la botella de la parte inferior con la pija larga (3/16 x 2 in) a la tapa de 13 cm de dimetro y al acrlico, esto se puede hacer incrustando la pija desde la parte posterior de la base rectangular de acrlico. Sobre la bobina de la botella se coloca la bobina de pocas espiras. Construccin del explosorSe les hace un orificio ms grande a los disipadores, de tal manera que entren los tornillos de cabeza de coche. Se les pone los tornillos con las tuercas y las rondanas. Se fijan los disipadores al acrlico de tal manera que se encuentren las cabezas de los tornillos, estos se ajustan hasta una separacin aproximada de menos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un explosor (EX). No conectar hasta el final. Construccin del capacitorSe cortan las hojas de acetato 4 hojitas iguales de 14 x 10.7 cm (aproximadamente). Se cortan 11 rectngulos de aluminio para repujado de 9 x 15 cm. Se colocan dos rectngulos de acetato y encima de estos un rectngulo de papel aluminio, este ltimo se coloca de manera que sobresalga 4 cm por el lado ms corto del acetato. Enseguida se colocan otras dos hojitas de acetato y encima de estas otro papel aluminio de manera que tambin sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Se coloca nuevamente otras dos hojitas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cm pero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasos anteriores hasta acabar con las hojitas, enseguida de colocan los vidrios en las orillas. A 1.5cm de cada extremo de las tiras de madera se les hace un orificio de 3/16 in. Se colocan dos tiras por encima de los vidrios los orificios de los extremos y los otros de abajo deben coincidir. Se colocan los tornillos de 3/16 x 1 y in en los orificios y se colocan las tuercas enroscndolas ligeramente. Se dobla a la mitad las lminas de aluminio, hacindoles un orificio en medio para que por ah entre el cable, se colocan como pasadores a los aluminios de capacitor respectivamente, se doblan de la parte superior e inferior. Al ngulo se le hacen cuatro orificios de tal manera que se puedan fijas a las tiras de madera y al acrlico. Se forra el ngulo con aluminio y se fija con tornillos y tuercas de 10/32 in. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dos de los extremos de las tiras de la parte inferior y se meten los tornillos en el ngulo, procurando apretar el capacitor para que no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto al ngulo. Se fijan los portafusibles al acrlico y se hace un orifico de 1 cm de dimetro a 1 cm de las terminales de dos de ellos. Fijar el acrlico al triplay de madera dejando 1 cm en las orillas y del otro ms de 10 cm. Se hacen las conexiones de acuerdo al diagrama:Conectar con un pedazo de cable de un disipador al capacitor. Con otro cable de la otra terminal del capacitor a la bobina primaria (en la parte superior). En el extremo inferior de la bobina primaria se conecta con un cable al otro disipador, de este disipador conectar el alambre inferior de la bobina secundaria. Se fija el transformador T1 al triplay y los cables de salida del secundario, cables rojos de ste, se conectan a los disipadores, con pijas, que forman parte del explosor. Se conecta la clavija al cable dplex y este se mete por el orificio que se encuentra junto a los portafusibles y se conectan a las terminales de estos, se sueldan perfectamente. Se une un cable que sale por la terminal de un portafusible al interruptor y el otro tiro a un cable del transformador. El otro cable del transformador al receptculo y la otra conexin al portafusible. Se coloca el foco y los fusibles.Bobina TeslaFuncionamientoEl transformador T1 con 1500 V de salida carga al capacitor C1 y se establece una diferencia de potencial muy grande entre las placas de ste. El voltaje tan elevado es capaz de romper la resistencia del aire haciendo saltar una chispa entre los bornes del explosor EX. La chispa descarga el capacitor C1 a travs de la bobina primaria L1 (con pocas espiras) estableciendo una corriente oscilante. Enseguida el capacitor C1 se carga nuevamente repitiendo el proceso. As resulta un circuito oscilatorio de radiofrecuencia al que llamaremos circuito primario. El circuito oscilador aumenta la frecuencia de la corriente elctrica, normalmente se reciben de 50 a 60 Hz, el circuito oscilador permite aumentar la frecuencia en este caso a radiofrecuencia, es decir a frecuencias medidas en KHz.Al hacer variar la corriente elctrica, se vara el campo magntico de la bobina primaria, al variar el campo magntico, por la Ley de Faraday, se deduce que se induce una corriente elctrica en la bobina secundaria L2 (con mayor nmero de vueltas) la cual es resonante a la frecuencia natural del primario, esto es, que oscila a la misma frecuencia en que est trabajando el circuito primario. El circuito oscilante secundario se forma con la inductancia de la bobina secundaria L2 y la capacidad distribuida en ella misma. Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Las ondas que se propagan en el medio hacen posible la ionizacin de los gases en su cercana y la realizacin de diversos experimentos. ExperimentosSi se acerca un foco comn (de 125 V, 100 W) a la parte superior de la bobina de Tesla, se observa efluvios morados en el interior del foco, es necesario acercarlo a un centmetro ms o menos, adems hay que tener cuidado de no tocar la bobina, pues el alto voltaje puede provocar varios daos. Los efectos observados son producidos por la accin de la radiofrecuencia.Si se acercan focos ahorradores, de igual manera los encender pero sin provocar el efecto en el foco anterior de producir plasma.Si acercamos un foco de los de tubo de 6W tambin lo enciende pero no se nota tanto, al usar una luz negra se ve muy poco.Usando los focos anteriores, se observa como pasa la corriente elctrica por el aire llega hasta el foco.Otra forma de apreciar el flujo de electrones por el aire es conectando el siguiente circuito:Se necesita de alambre de cobre con forro calibre 10, 2 metros de cable calibre 16. Se le quita el forro a los extremos del alambre y del cable. Se entierra un extremo del alambre en la tierra, el cable (las dos lneas) se conecta con el otro extremo del alambre y se forra con cinta aislante. Se unen las dos lneas del otro extremo del cable y listo.Para probar, se enciende la bobina de tesla y se acerca la punta al electrodo de la bobina secundaria (L2). Se observar como la corriente elctrica descarga a tierra (como un hilo de color azul).Para observar cmo se produce plasma y de igual manera como enciende los focos, tambin se puede acercar la parte metlica del foco a la mitad de la bobina secundaria.Tambin se puede colocar un multmetro (encendido y en medicin de voltaje AC) a una distancia de 40 cm y con las puntas de prueba a 30 cm de la bobina, al no encender la bobina se observar que no hay nada de corriente, pero al encenderla se observara como el multmetro empieza a marcar distintos valores (se ve como parpadean muchos nmeros). Y cuando se apaga la Bobina de Tesla vuelve a ceros. Aqu se comprueba como la corriente elctrica viaja a travs del aire, es decir de manera inalmbrica, y se demuestra que las ideas de Nikola Tesla eran verdaderas, aunque un tanto caras. Otras imgenes que son interesantes es la colocacin de una jaula de Faraday, y la forma de descarga a tierra, las siguientes ilustraciones lo demuestran a igual que lo comentado anteriormente:Recomendaciones: No es conveniente tener encendida la Bobina Tesla por mucho tiempo, el transformador se sobrecalentar y se quemar. De ninguna manera a de deber tocar la bobina Tesla (solo su apagador), los altos voltajes causan daos. No someterse por largos periodos a la radiacin de la bobina.ConclusionesLa bobina de Tesla permite observar los fenmenos de induccin electromagntica, resonancia de las ondas electromagnticas, el uso de un condensador, la aplicacin de resistencias a los circuitos, as como la importancia de descargar a Tierra. De manera que se aplicaron los conceptos de radiofrecuencia, frecuencia, frecuencia natural, voltaje, microfaradios, etc. Adems de obtener habilidad en el uso del multmetro, como para medir el voltaje en el trasformador, en la entrada de corriente, en los fusibles, y tambin para medir capacitancia, en el caso del condensador; y finalmente se us para probar continuidad, en el caso de las bobinas principalmente.Las aplicaciones de la invencin de este dispositivo, tiene diversas influencias en otros aparatos que usamos, por ejemplo el caso de las telecomunicaciones; se dice que Macorni fue el inventor de la radio pero se sabe que uso las patentes de Tesla; por otro lado, este dispositivo fue creado con el fin de revolucionar la comunicacin, as en un momento, Tesla tena pensado transmitir datos por medio de este. El principio es bsico pero complejo, ahora se sabe que para trasmitir datos, por ejemplo entre celulares mediante dispositivos infrarrojos, se aplican ondas infrarrojas, y aqu se ve presente que la idea de la construccin de un bobina de Tesla tena ese propsito, enviar radiofrecuencias (para ese tiempo). Hoy en da el avance de la tecnologa ha sido tan grande, el envi de datos es veloz, como es el caso de los dispositivos bluethoo (comparados con los infrarrojos, que adems funcionaba a una cierta distancia). Ejemplos de la aplicacin del envo de ondas es por ejemplo para los celulares, la radio, la televisin, internet, etc. Finalmente podemos entender la importancia de este ingeniero, que aunque su invencin no logr seguir, tuvo un gran impacto en los dems cientficos. No hay que olvidar que era visto como un loco, y que otros cientficos como Edison lo menospreciaban, quiz por ello aquella frase que dej; as hay que destacar sus aportaciones, como la corriente AC (en la que no hay grandes prdidas en comparacin con la de Edison DC), el motor de corriente alterna, corriente trifsica, y tambin se menciona que formul buenas teoras hacer del espacio-tiempo. Bibliografahttp://www.dgdc.unam.mx/fisilb1_b.html (manual de construccin original)http://es.wikipedia.org/wiki/Fusiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Tesla3.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_faradayhttp://www.taringa.net/posts/imagenes/1068549/Increibles-imagenes-efecto-Tesla-en-grande.htmlhttp://www.images.google.com.mx